[发明专利]轨道车辆电池容量管理系统及方法

权利要求书

1.一种轨道车辆电池容量管理系统，用于对蓄电池组进行分布式管理，所述蓄电池组包括单体电池，其特征在于，所述管理系统包括与所述蓄电池组连接的电池采样盒、与所述蓄电池组连接的电压传感器、电流霍尔传感器和温度传感器、与所述电池采样盒连接的电池管理系统控制器，所述电压传感器、电流霍尔传感器和所述温度传感器还与所述电池管理系统控制器连接；所述电池管理系统控制器用于给所述采样盒以及所述电流霍尔传感器供电，并接收所述电池采样盒、所述电压传感器、所述电流霍尔传感器和所述温度传感器的数据；还包括地面服务器，所述电池管理系统控制器将所述电池采样盒、所述电压传感器、所述电流霍尔传感器和所述温度传感器的数据传递给所述地面服务器，所述地面服务器用于根据所述电池采样盒、所述电压传感器、所述电流霍尔传感器和所述温度传感器采集的数据获取所述蓄电池组的剩余容量，其中，所述单体电池为碱性电池；其中，所述地面服务器获取蓄电池组的剩余容量的步骤包括如下步骤：

列车出库时，判断所述蓄电池组的电量充满时，设置初始容量状态值为1；判断所述蓄电池组的电量未充满时，根据所述蓄电池组的电压值、温度以及老化程度获取所述初始容量状态值；

列车运行时，根据所述单体电池的电压信息、温度信息和充放电电流信息，利用RC电池模型和扩展卡尔曼滤波算法获取所述蓄电池组的剩余容量；

所述利用RC电池模型和扩展卡尔曼滤波算法获取所述蓄电池组的剩余容量的步骤包括：

采用如下公式计算剩余容量状态值，

其中，因数η代表充放电效率对SOC值的影响；K指的是各个影响因素的值，C_N为影响因子系数，i为电流，m为影响因子的值，SOC₀为SOC的初始值；

然后根据所述蓄电池组的额定容量和所述剩余容量状态值获取所述剩余容量；

所述电池采样盒包括与所述蓄电池组连接的热敏电阻、与所述热敏电阻和所述单体电池连接的AD采集调理电路、与所述单体电池连接的开关管组、与所述AD采集调理电路和所述开关管组连接的微处理器；还包括隔离电源供电模块，所述开关管组与所述隔离电源供电模块连接，所述微处理器用于接收AD采集调理电路发送的电压信息和温度信息，根据所述电压信息和所述温度信息控制所述开关管组对所述单体电池充电。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆电池容量管理系统，其特征在于，还包括与所述电池管理系统控制器连接的整车控制器，所述整车控制器和/或所述电池管理系统控制器包括4G网关装置，所述整车控制器和/或所述电池管理系统控制器通过4G网关装置与所述地面服务器连接。

3.一种轨道车辆电池容量管理方法，用于对蓄电池组进行分布式管理，所述蓄电池组包括单体电池，所述单体电池为碱性电池，其特征在于，与所述单体电池连接有电池采样盒，与所述蓄电池组连接有电压传感器、电流霍尔传感器和温度传感器，所述方法包括如下步骤：采集所述蓄电池组的电压信息、电流信息和温度信息，根据所述电压信息、所述电流信息和所述温度信息获取所述蓄电池组的剩余电量信息；其中，所述获取蓄电池组的剩余容量信息的步骤包括如下步骤：

列车出库时，判断所述蓄电池组的电量充满时，设置初始容量状态值为1；判断所述蓄电池组的电量未充满时，根据所述蓄电池组的电压值、温度以及老化程度获取所述初始容量状态值；

列车运行时，根据所述单体电池的电压信息、温度信息和充放电电流信息，利用RC电池模型和扩展卡尔曼滤波算法获取所述蓄电池组的剩余容量；

所述利用RC电池模型和扩展卡尔曼滤波算法获取所述蓄电池组的剩余容量的步骤包括：

采用如下公式计算剩余容量状态值，

其中，因数η代表充放电效率对SOC值的影响；K指的是各个影响因素的值，C_N为影响因子系数，i为电流，m为影响因子的值，SOC₀为SOC的初始值；

根据所述剩余容量状态值和额定容量获取所述蓄电池组的剩余容量；

所述电池采样盒包括与所述单体电池连接的热敏电阻、与所述热敏电阻和所述单体电池连接的AD采集调理电路、与所述单体电池连接的开关管组、与所述AD采集调理电路和所述开关管组连接的微处理器；所述电池采样盒还包括隔离电源供电模块，所述开关管组与所述隔离电源供电模块连接，所述微处理器接收AD采集调理电路发送的电压信息和温度信息，根据所述电压信息和所述温度信息控制所述开关管组对所述单体电池充电。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆电池容量管理方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将所述剩余电量信息通过4G网络发送给地面服务器。